通信原理CH10数字信号的载波传输
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制
红线为 h=0.5 的情况 绿线为 h=0.7 的情况 蓝线为 h=1.5 的情况
Fc-0.5Rs fc
fc+0.5Rs
w
二进制频率键控的调制方法
W1振荡器 二元单 极性码 输入 取反 W2振荡器
门
门
二进 制频 率键 控 2FSK 输出
二进制频率键控的解调方法（非相干）
2FS K信 号 输 入
W1带通 滤波器
1
1 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 0 -0 . 2 -0 . 4 -0 . 6 -0 . 8 -1
0
0
1
0
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
3 5 0
4 0 0
4 5 0
5 0 0
二进制相位键控调制的表示
设 输 入 的 二 进 制 序 列 为 ：an ，n 1,2 N 则 二 进 制 相 位 键 控 信 号2PSK在nT s到 (n+1)T s之 间 的 信 号 可 以 表 示 为 ： ：
第六章 数字信号的载波传输
二进制数字调制 匹配滤波器原理 多进制数字调制
为了使数字信号能够在带通的信道中传输，以 及为了实现远距离传输，需要对数字信号进行 调制，即加载到高频载波上之后进行传输。 由于调制信号是数字基带信号，而数字基带信 号仅有有限种码字，如，0、1。数字信号的调 制形式类似于用数字键来控制载波，所以数字 信号的调制一般称为键控。
1
0
1
0
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
3 5 0
数字信号的载波传输
第6章 数字信号的载波传输（备注：在实际授课中将第8章“现代数字调制技术”纳入第6章中进行）6.1本章知识点数字信号的载波传输是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端对载波信号的离散调制参量进行检测。
数字信号的载波传输信号也称为键控信号。
根据已调信号参数改变类型的不同，数字调制可以分为幅移键控（ASK ）、频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。
其中幅移键控属于线性调制，而频移键控属于非线性调制。
6.1.1二进制数字调制原理1、二进制幅移键控（2ASK ）二进制幅移键控（2ASK ）是指高频载波的幅度受调制信号的控制，而频率和相位保持不变。
也就是说，用二进制数字信号的“1”和“0”控制载波的通和断，所以又称通—断键控OOK （On —Off Keying ）。
（1）、2ASK 信号的时域表达()2()()c o s c o s A S K c n s c n S t s t t a g t n T t ωω⎡⎤==-⎢⎥⎣⎦∑ （6-1） 一个典型的2ASK 信号时间波形如图6-1所示（图中载波频率在数值上是码元速率的3倍）。
图6-1 2ASK 信号时间波形（2）、2ASK 信号的产生2ASK 信号的产生方法有两种：模拟调制法和键控法。
（3）、2ASK 信号的功率谱及带宽当()s t 为0、1等概率出现的单极性矩形随机脉冲序列（码元间隔为s T ）时，2ASK 信号的功率谱密度为[][]{}222()()()161[()()]16s ASK c s c s c c T P f Sa f f T Sa f f T f f f f ππδδ=++-+++- （6-2） 2ASK 信号的频带宽度2ASK B 为数字基带信号带宽s B 的两倍。
222ASK s B B B R == （6-3）上式中，1/B s R T =为码元传输速率。
特别：式（6-3）是在数字基带信号()s t 用单极性矩形脉冲波形表示的前提条件下得到的结论。
数字通信原理
数字通信网络采用分组交换技术，将数据分成多个数据包进行传输， 提高了网络的可靠性和效率。
数字通信网络的协议
TCP/IP协议：互联网传输的基础协 议
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
信道容量的计算：根据香农定理， 信道容量与信道带宽和信噪比有关
提高信道容量的方法：增加信道带 宽、提高信噪比、采用更高效的调 制方式等
数字通信网络
数字通信网络的结构
01 02
03 04
05
数字通信网络由终端设备、传输介质和网络设备组成。
终端设备包括计算机、手机、平板等，负责数据的产生和接收。
电话通信：数字电话、移动通信、卫 星通信等
数据通信：计算机网络、互联网、电 子邮件等
广播电视：数字电视、卫星电视、网 络电视等
军事通信：军事指挥、情报传递、电 子对抗等
工业控制：自动化控制、远程监控、 智能电网等
医疗通信：远程诊断、医疗信息管理、 医疗设备控制等
数字通信系统
数字通信系统的组成
信源：产生和发送信息的设 备，如计算机、电话等
解码器：将接收到的信号恢 复为原始信息
数字通信系统的工作原理
数字信号的产生：将模拟信号进行采样、量化和编码，生成数字信号
数字信号的传输：将数字信号通过信道进行传输，包括有线和无线传输
数字信号的接收：在接收端对数字信号进行解码、量化和采样，恢复模拟信号
数字信号的处理：对数字信号进行调制、解调、加密、解密等处理，实现信号的传输和 控制
提高信号处理速度：数字信号处理技术可以实现高速信号处理，提高信号处理速度。
数字通信原理与应用
数字通信原理与应用数字通信是指利用数字信号来传输和处理信息的通信方式。
它基于数字技术，通过将信息转换为离散的数值，在发送端和接收端之间进行传输和处理。
数字通信具有很多优点，例如抗干扰能力强、传输质量高、具备高速传输能力等。
本文将介绍数字通信的基本原理与应用。
一、数字通信的基本原理数字通信的基本原理包括信号的数字化、调制和解调、编码和译码三个过程。
1. 信号的数字化信号的数字化是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
它通常包括采样、量化和编码三个步骤。
采样是指将连续信号在时间上离散化，量化是将采样后的信号在幅度上离散化，编码是将量化后的信号用一系列二进制码表示。
2. 调制和解调调制是将数字信号转换为适合传输的模拟信号的过程，解调则是将接收到的模拟信号再转换为数字信号的过程。
常见的调制技术有频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）、振幅键控调制（ASK）等。
3. 编码和译码编码是为了提高信号传输的可靠性而对数字信号进行处理的过程，译码则是将接收到的编码信号解码为原始信号的过程。
常见的编码技术有差错检测编码（如循环冗余检测码）和差错纠正编码（如海明码）。
二、数字通信的应用领域数字通信在各个领域都有广泛的应用。
以下列举了几个典型的应用领域。
1. 移动通信移动通信是数字通信的重要应用领域之一。
通过数字通信技术，可以实现无线电话、短信、数据传输等功能。
现代移动通信系统如GSM、CDMA等，都采用数字通信技术，提供了高质量和高可靠性的通信服务。
2. 互联网互联网的发展离不开数字通信技术的支持。
数字通信技术使得互联网可以传输大量的数据，并保证数据的完整性和可靠性。
互联网上的各种应用，如电子邮件、在线聊天、网页浏览等，都离不开数字通信技术的支持。
3. 电视和广播数字通信技术在电视和广播领域也得到了广泛的应用。
数字电视可以提供更清晰、更稳定的图像和声音，同时还可以提供增值的服务，如互动电视、点播等。
数字广播则可以提供更多的频道选择和更好的音质效果。
通信原理主要内容简单概括
通信原理：如何让信息传输变得丝滑顺畅
通信原理是指在信息传输过程中所需要遵循的规则和原理。
其主
要内容包括信号与系统、模拟信号的调制解调、数字信号的调制解调、通道编码与信道调制、网络协议栈等。
通过了解通信原理，我们可以
更好地理解信息是如何在网络中传输的。
信号与系统是通信原理的基础，它研究的是信号的产生、传输、
处理和识别等问题。
而在通信中，我们常常采用调制来将信息信号转
换为载波信号，以便在信道中传输。
模拟信号的调制解调主要是研究
调制信号的产生、调制方式的选择、解调方式的实现等问题。
数字信
号的调制解调则包括数字信号的编码、调制方式的选择、解调方式的
实现等内容。
通道编码与信道调制是通信原理的重要内容之一。
它研究的是在
信道中如何通过编码和调制等方式，使得信息能够在噪声干扰的环境
下顺利传输。
此外，通信原理还包括网络协议栈等内容。
要想在通信中实现信息的顺畅传输，我们需要遵循以下原则。
首先，选择合适的调制方式和调制参数；其次，通过频带分析等手段选
择合适的信道编码方式；最后，在网络协议的设计中，考虑到数据安
全性、可靠性和实时性等因素。
总之，通信原理是信息传输必须要遵循的规则和原则。
通过深入
了解通信原理，我们可以更好地在实际应用中掌握通信技术，使得信
息传输更加顺畅、高效。
现代通信原理10第十章 数字信号的载波传输资料
第十章 数字信号的载波传输
2018/10/13
1
单元概述
如同模拟调制一样，数字信号也可以用改变载 波的幅度、频率和相位的方法来传输，分别称为幅 度键控（ ASK ）、频移键控（ FSK ）和相移键控 （PSK）。与模拟调制的区别在于它们的幅度、频 率和相位只有离散取值，而它们的时域和频域特性 则与模拟调制时类同。 当数字信号为二进制时，载波的幅度、频率和 相位只有两种变化，分别称为2ASK、2FSK和2PSK （ BPSK ）。它们的解调方法也有相干解调和非相 干两种。与模拟调制不同的是：数字调制解调输出 为数字基带信号，为了恢复原始信息还必须从基带 信号中提取位定时。
2018/10/13
8
§10.1 二进制数字调制
调制信号为二进制数字信号 10.1.1 二进制幅度键控ASK
ASK 系统模型
2018/10/13 9
二进制幅度键控ASK：载波幅度随着调制信号而变化。
通-断键控(OOK,On-Off Keying)
2ASK 典型波形
2018/10/13 10
时域表达式：波传输系统方框图
2018/10/13
7
三种方式
振幅键控(ASK,Amplitude Shift Keying) 频移键控(FSK,Frequency Shift Keying) 相移键控(PSK,Phase Shift Keying)
两种进制 二进制调制 多进制调制
2018/10/13 2
数字通信中，有效性可用单位频率的信息传输速 率 [ （ b/s ） /Hz] 来衡量。可靠性常用误比特率度量。 采用匹配滤波器可实现最佳接收，即达到最低的误 比特率。为了提高频谱的利用率，则可以采用多进 制数字调制：MASK、MFSK、MPSK和MQAM(多 进制正交幅度调制 )等。目前应用最为广泛的是 MPSK 和 MQAM 。 MPSK 是用 M 个相位来表示多种 基带电平。但随着M的增加，对载波同步和解调精 度的要求也随之增高。 MDPSK 中采用差分相干解 调，可以避免提取同频同相的精确载波，但误比特 率性能有所下降。正交幅度调制 MQAM 实际上是 一种幅度和相位相结合的多进制调制。
浅析数字信号的载波传输
数字信号传递， 在此情况下， 数字信号多以脉冲的形式出现，
2.数字信号的载波传输调制
移频键控以及有幅度键控，除此之外，还可以划分为多进制 调制与二进制调制两种，由于，多进制调制方式具有较好的 信号传输码率，应用较为广泛，因此，主要以多进制调制方 式为主，进行数字信号信息的传输调制介绍。多进制数字调 控主要分为以下几种，分别是扩频调制、QAM 调制、QPSK 76 | 电子制作 2017 年 3 月
2017/3/14 22:14:02
网络通信
地的节目独自将信号发送至上行站，在上行站进行汇接，汇 接完成之后，利用多种载波方式发往卫星的发送方式，单路 多载波方式的优势是各种数字信号间的干扰较小，传输效果 较好，但同样存在转发器功率运用低的问题，无法实现资源 的优化配置。第二种，多路单载波方式，多路单载波方式是 指将多个节目送到一个上行站进行汇接，汇接完成之后，在 统一调制在一个载频上发往卫星的发送方式，多路单载波传 输方式具有显著优势，能够充分利用转发器功率，实现资源 的合理配置，解决单路多载波方式存在的问题。 ■■3.3 DVB-C 技术原理 通过研究 DVB-C 技术原理，能够了解数字信号的传播
3.高压控保部件的研制与调试
4.结束语
的外部机械定位尺寸和电气输入输出关系应与原备件相同， 与系统兼容，实现原备件的全部功能，电气性能不低于原备 件；其次，尽量选用标准化、通用化、高可靠性的元器件， 保证器材来源渠道；再次，充分运用优化设计和可维修性设 计，尽量采用成熟技术；最后，要按相关规定逐步进行充分 的测试与试验。 机工作原理，结合日常积累的经验和数据，深入理解备件的 工作原理、所完成的功能和输入输出、信号关系，细化任务 书。然后，开始测绘备件的机械尺寸，校对电路结构，分析 元器件，绘制电原理图和 PCB 图等各种工程图纸。 纸进行机械加工，电路板制作，备件装配。在完成备件组装 之后，开始落实器件来源，进行器件采购和定做。按图 研制工作开始后，首先认真研究设备图纸资料，熟悉整
通信原理知识
通信原理知识
通信原理是指在传输信息时，通过信号的生成、编码、调制、调整及解码等过程，从发送端将信息通过信道传输到接收端，并从接收端恢复原始信息的技术原理和方法。
其核心目标是实现信息的可靠传输和高效传送。
在通信原理中，常见的技术原理包括：
1. 模拟通信原理：模拟通信是指将原始信息转换成连续变化的模拟信号，通过调制、放大、传输等步骤进行传输的通信方式。
常见的模拟调制技术有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
2. 数字通信原理：数字通信是指将原始信息转换为离散的数字符号，通过编码、传输和解码等步骤进行传输的通信方式。
常见的数字调制技术有振幅调制（ASK）、频移键控（FSK）、
相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
3. 噪声及信道模型：通信过程会受到噪声和信道影响，因此了解噪声与信道的特性对通信原理至关重要。
噪声主要包括加性白噪声和信道噪声，信道模型则用于描述信号在信道中的传输特性。
4. 调制解调技术：调制解调技术是实现信号调制和解调的关键环节。
调制将原始信号转换为适合传输的信号，解调则将接收到的信号恢复为原始信号。
常见的调制解调技术有振幅调制解调、频移键控解调、相移键控解调和正交幅度调制解调等。
5. 误码控制：为了保证信息的可靠传输，通信系统常常采用纠错编码、交织技术和反馈控制等方法来进行误码控制。
这些技术可以提高通信系统的容错性，减小信道传输中出现的错误率。
综上所述，通信原理涉及信号的调制与解调、噪声与信道模型、误码控制等多个方面的知识。
深入理解通信原理对于设计和改进通信系统具有重要的意义。
数字信号的载波传输
24
•2FSK信号旳功率谱和带宽（相位不连续2FSK信号）
图相位不连续2FSK信号旳功率谱
B2FSK f2 f1 2Rs (2 h)Rs
Rs fs h f2 f1 / R（s 偏移率）
25
•2FSK信号旳功率谱和带宽（相位连续旳2FSK信号）
图相位连续旳2FSK信号旳功率谱
连续谱旳形状伴随 f 2 f1 旳大小而异。 f2 f1 fb 出现 双峰；不然出现单峰
r
e2
P(1)
P(0)
1 2
r
e2
（1）在输入信号信噪比一定时，相干解调旳
误码率不大于非相干解调旳误码率；当系统旳误码
率一定时，相干解调比非相干解调对输入信号旳信
噪比要求低。
（2）相干解调时，需要插入两个相干载波，电 路较为复杂。
（3）相干和非相干解调均不合合适f1和f2相距 比较近旳2FSK信号。
3
一般来说，数字调制技术能够分为两种类型：
- 利用模拟措施实现数字调制，即把数字基带信号看成模拟 信号旳特殊情况处理；
- 利用数字信号旳离散取值特点键控载波（键控法）。
键控法一般由数字电路实现：调制变换速率快、 调整测试以便、体积小、设备可靠性高。
4
7.2 二进制振幅键控(ASK)
ASK也称为通断键控OOK； 二进制数字振幅键控一般记做2ASK；
f (z)
0a
z
图5-15 z的一维概率密度函数
于是可得2FSK信号采用同步检测法解调时系
统旳误码率为：
Pe
P(1)P(0 /1)
P(0)P(1/ 0)
1 2
erfc
r [P(1) P(0)] 1 erfc
2
载波器的工作原理
载波器的工作原理嘿，朋友！你有没有想过，在我们这个充满各种电子设备和信号的世界里，信息是怎么在不同的地方跑来跑去，还不会乱成一团麻的呢？这时候啊，载波器就闪亮登场啦！我有个朋友叫小李，他对电子设备那叫一个痴迷。
有一次我们聊天，他就跟我说起了载波器，那神情就像是在介绍他最心爱的宝贝一样。
他说：“你看啊，我们要传输的信号就像是一群调皮的小蚂蚁，要是就这么让它们自己走，保准没多远就散得乱七八糟了。
”我当时就被他这个比喻逗笑了，不过还真觉得挺形象的。
那载波器到底是怎么把这些“小蚂蚁”一样的信号管理得井井有条的呢？其实啊，载波器就像是一个超级大巴车司机。
咱们要传输的信号呢，就是乘客。
载波本身就是一辆大大的巴士，这个载波通常是一种高频的信号，就像那辆巴士有着强大的动力，可以跑得又快又稳。
想象一下这个场景啊。
在信号传输站里，那些需要传输的信号，就像一个个急切想要去远方的小乘客。
载波器呢，就把这些小信号“请”上了载波这辆大巴车。
这可不是随随便便就上车的哦。
载波器会通过一种叫做调制的过程，把这些小信号“打包”到载波上。
这就好比把乘客安排到大巴车的座位上，而且还得保证每个乘客都有自己合适的位置，不能乱坐。
那这个调制是怎么个调法呢？这可就有趣了。
有一种常见的调制方式叫幅度调制，也就是AM。
我给你举个例子，就像我们唱歌的时候，声音有高有低，响度有大有小。
在幅度调制里，载波的幅度就像是唱歌的响度一样。
我们要传输的信号会改变载波的幅度大小。
比如说，如果我们要传输一个表示数字“1”的小信号，可能就会让载波的幅度增大一点；要是传输数字“0”呢，就可能让载波幅度减小一点。
这就好像是用不同的歌声响度来传达不同的信息一样神奇！还有一种调制方式叫频率调制，FM。
这就好比是改变歌曲的音调来传达信息。
载波的频率就像是歌曲的音调，我们要传输的信号会让载波的频率发生变化。
如果信号是一种特定的模式，那载波的频率就会按照这个模式来变化。
比如说，信号是个上升的趋势，那载波的频率可能就会慢慢变高，就像唱歌的时候音调慢慢升高一样。
数字通信系统工作原理
数字通信系统工作原理数字通信系统是现代通信领域中广泛应用的一种通信技术，它以数字信号为基础进行信息传输。
数字通信系统的工作原理主要可以分为信源编码、数字调制、信道传输、数字解调和信源译码等几个关键步骤。
本文将详细介绍数字通信系统的工作原理及相关技术。
一、信源编码在数字通信系统中，信息源产生的信号通常是模拟信号。
为了便于数字化处理和传输，需要将模拟信号转换为数字信号。
信源编码的目的就是对模拟信号进行数字化表示，常用的信源编码方法包括脉冲编码调制（PCM）和差分脉冲编码调制（DPCM）等。
其中，PCM是一种广泛应用的信源编码方法，将模拟信号离散化，并按照一定的采样率进行采样，将每个采样值用二进制码表示。
二、数字调制数字调制是指将数字信号映射到模拟信号空间中，通过模拟信号传输进行信息传递的过程。
常用的数字调制方法有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
其中，调幅是一种常用的数字调制方式，通过对数字信号进行幅度的调制来表示信息。
调幅信号可以通过载波信号的幅度变化来表达数字信号中的0和1。
三、信道传输信道传输是指数字信号在传输介质中传输的过程。
在数字通信系统中，传输介质可以是导线、光纤或者无线通信频段。
在信道传输中，常会受到信号损耗、干扰和传播时延等影响。
为了保证传输质量，常常使用调制和编码技术来提高传输效率和可靠性。
四、数字解调数字解调是数字通信系统中的重要环节，其目的是将接收到的模拟信号恢复为数字信号。
在数字解调中，需要进行信号的解调、时钟恢复和抗干扰等处理。
解调是将经调制的信号恢复为原始的数字信号，时钟恢复是为了在解调过程中同步恢复传输信号的时钟频率，抗干扰技术可以在传输过程中减少噪声和干扰的影响。
五、信源译码信源译码是对数字信号进行译码，将数字信号转换为原始信息。
在数字通信系统中，经过信源编码和数字调制后的信号到达接收端，需要通过信源译码将其恢复为原始的信息。
常用的信源译码方法有译码器、反脉冲编码调制（NRZ）和解调解码器等。
通信的基本原理
通信的基本原理
通信的基本原理是信息的传递。
在传统的通信系统中，信息通过信号的传输来实现。
信号可以是电磁波、声音或光，根据通信的需求选择合适的信号类型。
通信的基本原理可以总结为以下几个步骤：
1. 编码：发送方将要传递的信息转换成特定的编码形式。
编码可以是数字、文字、声音或图像等不同形式，具体方式取决于通信系统的性质和需求。
2. 传输：编码后的信号通过信道传输到接收端。
信道可以是有线或无线的介质，如电缆、光纤、无线电或卫星等。
3. 解码：接收端接收到信号后，将信号还原为原始的信息形式。
解码过程与编码过程相反，通过使用相同的编码规则或算法实现。
4. 传达：解码后的信息被传达给接收方，使其能够了解发送方的意图或所传递的内容。
在整个通信过程中，还需要考虑信号传输过程中的噪声干扰问题。
噪声是指通信中产生的不相关的信号或干扰，可能会导致信息的失真或丢失。
为了降低噪声对通信质量的影响，通信系统通常采用一些技术手段，如差错校正码、多路径传输、信号调制和解调等。
此外，通信的基本原理还包括信号的传播速度。
信号传播速度取决于信号传输介质的特性，例如传输介质的传输速度、信道的带宽，以及编码和解码的复杂度等。
综上所述，通信的基本原理是通过编码、传输、解码和传达等步骤，将信息从发送方传递到接收方。
在这个过程中，还需要考虑噪声干扰和信号传播速度等因素。
通信原理的主要内容
通信原理的主要内容首先，我们来讨论模拟通信。
模拟通信是指以模拟信号作为信息的传输载体的通信方式。
在模拟通信中，信号的传输是连续的，它可以采用调制技术将信息信号调制成模拟载波信号，然后通过信道传输到接收端，再经过解调技术将模拟信号转换成原始的信息信号。
模拟通信系统的主要组成部分包括信源、调制器、信道、解调器和信宿。
在模拟通信中，我们需要了解调制原理、调制器的设计、信道的特性以及解调器的工作原理等内容。
其次，我们来谈谈数字通信。
数字通信是指以数字信号作为信息的传输载体的通信方式。
在数字通信中，信号的传输是离散的，它可以采用数字调制技术将信息信号转换成数字信号，然后通过信道传输到接收端，再经过解调技术将数字信号转换成原始的信息信号。
数字通信系统的主要组成部分包括信源、数字调制器、信道、数字解调器和信宿。
在数字通信中，我们需要了解数字调制原理、数字调制器的设计、信道编码技术、解调器的工作原理等内容。
除了模拟通信和数字通信，通信原理的主要内容还包括信道的特性、信噪比的计算、误码率的分析、调制解调器的设计与实现、多址通信技术、传输系统的性能分析等内容。
在学习通信原理的过程中，我们需要掌握信号的特性、信道的传输特性、通信系统的性能分析方法、调制解调器的设计原理和实现技术等知识。
总的来说，通信原理是通信工程领域的基础课程，它涉及到模拟通信和数字通信两个方面的内容，学习通信原理对于理解通信系统的工作原理和性能分析具有重要意义。
希望通过本文的介绍，能够帮助大家更好地理解通信原理的主要内容，为日后的学习和工作打下坚实的基础。
通信原理-CH10-数字信号的载波传输详解
本地载波 恢 复
位定时 恢 复
图10-15 BPSK相干解调器
克服相位模糊度对相干解调影响的方法是在调制器输入的数字基带信号中采用差分编码
16
10.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）
1,出现概率为P an 0,出现概率为1 P
（10-2）
典型波形图
1
A
0
0
1
A
Ts
t
4
10.1.1 二进制幅度键控(2ASK)
一般情况下，调制信号时域表达式：
Bt an g t nTs
n
（10-3）
二进制幅度键控信号的一般时域表达式：
S ASK t
电平 转换
双极 NRZ 已调信号 二元基带信号 （双极NRZ）
二进信息
选相 开关 0 π
已调信号
（单极NRZ）
A cos 2f c t
载 波 发生器
载 波 发生器
（b）相位选择法 14
（a）相乘法
10.1.3 二进制相移键控（2PSK或BPSK）
BPSK解调必须要采用相干解调，如何得到同频同相的载波是一个关 键问题。常见的载波恢复电路有两种：
第十章 数字信号的载波传输
第十章 数字信号的载波传输
信 源 信源 编码 信道 编码 调 制 传输 媒介 收 信 者 信源 译码 信道 译码 解 调 噪声 干扰
传输数字信号有三种基本的调制方式
幅移键控 频移键控
相移键控
2
第十章 数字信号的载波传输
§10.1 §10.2 §10.3 §10.4 §10.5 §10.6
数字信号的载波传输
《通信原理课件》
相对移相键控（2DPSK）是利用前后相邻码元载波相位 的相对变化来表示数字信号。相对调相值 是指本码元的 初相与前一码元的初相之差. 并设
1” 数字信息“ 0 数字信息“0”
2DPSK 的典型时间波形如图 6-15 所示。
（6. 29）
图6-13 2PSK的实现方式
《通信原理课件》
特别提醒： 绘制已调波形时，每一个码元起始时刻的相位取决于载波的相 位，而与上一个码元的末相无关。即，使用 0 和 相位来分别 表示“0” “1”二进制码元时，每一个码元的起始相位未必就是 0 和 相位。 可以分别绘制 0 相位和 相位的载波信号波形来辅助绘制。 例：考虑码元速率为 1000Baud，载波频率为 1500Hz 的 2PSK 波 形。
《通信原理课件》
2、2ASK信号的产生 2ASK信号的产生方法有两种
（a）模拟调制法
（b）键控法
图6-2 2ASK信号的产生 《通信原理课件》
2ASK信号的功率谱如图6-3所示，图6-3（a）是调制 信号的功率谱，图6-3（b）是已调信号的功率谱。
图6-3 2ASK信号的功率谱 《通信原理课件》
第六章 数字信号的载波传输
6.1 引言 6.2 二进制数字调制原理 6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 6.4 多进制数字调制系统 现代数字调制技术（第8章内容）
《通信原理课件》
6.1 引言
• 实际传输系统大多数都采用载波传输。主要原因是： • 数信道的带通传输特性； • 通信系统可传输的信息容量与载波工作频率范围相关；
• 在大多数数字通信系统中，都选择正弦信号作为载波。 这主要是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。
数据通信基本原理介绍，模拟信号和数字信号的传输过程
数据通信基本原理介绍，模拟信号和数字信号的传输过程通信的目的就是传递信息。
通信中产生和发送信息的一端叫作信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之间的通信线路称为信道。
信息在进入信道时要变换为适合信道传输的形式，在进入信宿时又要变换为适合信宿接收的形式。
另外，信息在传输过程中可能会受到外界的干扰，把这种干扰称为噪声。
这样得到的数据通信系统基本模型如下图所示:信源产生的信息有可能是模拟数据，也有可能是数字数据。
模拟数据取连续值，而数字数据取离散值。
在数据进入信道之前要变成适合传输的电磁信号，这些信号也可以是模拟的或数字的。
模拟信号是随时间连续变化的信号，这种信号的某种参量（如幅度、相位和频率等）可以表示要传送的信息。
例如电话机送话器输出的话音信号、电视摄像机产生的图像信号等都是模拟信号。
数字信号只取有限个离散值，大多数数字信号在两个固定值之间振荡，而且数字信号之间的转换几乎是瞬时的，数字信号以某一瞬间的状态表示它们传送的信息。
比如在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示，例如字长为2位的二进制数可表示4种大小的数字信号，它们是00、01、10和11。
如果信源产生的是模拟数据并以模拟信道传输，则叫做模拟通信；如果信源发出的是模拟数据以数字信号的形式传输，那么这种通信方式叫数字通信。
如果信源发出的是数字数据，当然也有两种传输方式，这时无论是用模拟信号传输或是用数字信号传输都叫作数据通信。
模拟数据以模拟信号传输模拟数据以模拟信号传输需要进行调制，此场景比较典型的是广播系统，它们使用的语音信号的频率（300Hz~3400Hz）都是一样的。
如果每个广播的数据都不做任何处理，直接传送，各个电台发出的信号就会发生重叠和互相干扰，导致大家什么也听不清。
所以需要先把语音模拟信号调制到分配给他的那个电台的频率，比如音乐台98.8Hz，听交通台91.2Hz等，这样把不同电台的语音信号调到不同的频段。
这时在接收方（听众）会有一个解调过程，收音机调到某一电台的频率来接收指定的信号。
数字信号的传送
数字信号的传送我们知道，数字信号在时域上是呈离散性的且都只有两种状态1和0，在短距离传送时（100米以下）可采用基带传输，当要进行远距离传输时就要采取载波传输方式了。
载波传输系统是把数字信号调制到载波上再送入传输信道中，它同基带传送心痛仅是在数字信号的输出端增加一个调制器，在数字输入口前增加一个解调器而其它部分则完全相同。
一、基带传输系统在数字通信系统中，信道编码器输出的代码还需经过码型变换，变为适于传输的码型。
常用的基带传输码主要有以下几种：1、双极性不归零码；2、单极性不归零码；3、双极性归零码；4、单极性归零码；5、曼彻撕特码。
这里的所谓双极性是指用正脉冲和负脉冲分别代表数字信号1和0；所谓单极性是指用正脉冲和零分别代表数字信号1和0；所谓不归零是代表第一个码元的脉冲过后紧接着是代表第二个码元的脉冲，两者之间没有时间间隔，即所谓归零。
曼彻撕特码是以半个符号宽的先正后负（1、0）的脉冲代表数字信号1，而以半个符号的先负后正的脉冲（0、1）代表数字信号0，如图D-1所示。
双极性不归零码中，如果0和1出现的概率相同，正负电压正好抵消无直流分量，因而对传输有利且有较强的抗干扰能力。
在基带传送系统中，通常采用多路复用技术，多路复用是将来自不同信息源的各路信息按某种方式合并为一路，通过同一信道传送给接收端，接收端再按相应方式分离出各路信号送给不同的用户。
多路复用的方式有：1、频分复用；2、时分复用；3、码分复用；4、波分复用；5、时间压缩复用等。
在数字通信中则更多地使用时分复用技术，所谓时分复用是将各路信号利用同一信道的不同时隙来进行通信，因为时分复用传输时各路信号不在同一时间上传送，不容易产生交调和互调失真，所以时分复用系统的非线性失真指标要求不高。
在时分复用系统中要使用两个主要器件：一是复接器，它的功能是把几路信号按时分复用的原理合成为一个合路数字信号。
另一个是分接器，它与复接器功能相反，是把合路信号还原为几个支路的数字信号。
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10.1.1 二进制幅度键控(2ASK)
二进制幅度键控的调制器原理图 基带信号
已调信号
载波 Acosct 另：乘法器——开关电路
解调器包括：包络检波；相干解调。后者在2ASK中很少使用。 原理图如下所示：
输入 带 通 半波或全 低 通 抽 样 输出 滤波器 波整流器 滤波器 判决器
输入 带 通 滤波器
电平 二进信息 转换
（单极NRZ）
双极
已调信号
NRZ
Acos 2fct
载波 发生器
选相 二元基带信号 开关
（双极NRZ）
0π
载波 发生器
已调信号
（a）相乘法
（b）相位选择法 14
10.1.3 二进制相移键控（2PSK或BPSK）
BPSK解调必须要采用相干解调，如何得到同频同相的载波是一个关 键问题。常见的载波恢复电路有两种：
频带宽度： f 2B f2 f1 下图中给出了其功率谱示意图：
（10-8）
9
10.1.2 二进制频移键控（2FSK）
2FSK调制器： （1）模拟信号调频电路 （2）键控法（切换速度快，波形好，频率稳定度高，但相 位不连续）
1 振荡器 门
二进制信息 （NRZ）
倒相
2 振荡器 门
相加 2FSK信号
带通
BPSK信号
相乘器
低通
抽 样 二进信息 判决器
本地载波 恢复
位定时 恢复
图10-15 BPSK相干解调器
克服相位模糊度对相干解调影响的方法是在调制器输入的数字基带信号中采用差分编码
16
10.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）
绝对调相：相位变化是以未调载波的相位作为参考基准，利用载波相位 的绝对数值传送数字信息 相对调相：用前后码元的相对相位变化传送数字信息
（a）包络检波
相乘器
低通 滤波器
定时脉冲
抽 样 输出 判决器
cos ct
定时脉冲
（b）相干解调
7
10.1.2 二进制频移键控（2FSK）
在二进制频移键控中载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波 频率f1，0对应于载频f2
2FSK时域表达式：
S2FSK
t
n
an
g
t
nTs
cos1t
n
如下图所示
13
10.1.3 二进制相移键控（2PSK或BPSK）
BPSK信号与OOK（2ASK）信号的比较： 1、OOK信号是单极性非归零码的双边带调制 2、BPSK信号是双极性非归零的双边带调制，它没有直流分量，是 抑制载波的双边带调制；功率谱中较OOK信号少了一个离散的载波 分量
BPSK调制器可以采用相乘器，也可以用相位选择器来实现。 如下图所示
2FSK调制器 10
10.1.2 二进制频移键控（2FSK）
相干
解调方法 非相干
分别如下图中（a）、（b）和（c）所示
过零检测法
（另：差分检测法） 1
带通
包络
滤波器 检波器
输入
抽样
2
抽样脉冲 判决器
带通 包络
滤波器 检波器
1 带通 滤波器
2 带通 滤波器
（a）非相干解调
相乘器
低通 滤波器
cos 1t 相乘器
SBPSK
t
n
an gt nTS cosct
1, 概率为P
an 1, 概率为1 P
（10-9） （10-10）
若是幅度为1，宽度为TS的矩形脉冲，则在第i个码元间隔内，有：
SBPSK t cosct cos(ct i ), i 0或 （10-11）
当数字信号传输速率与载波频率间有确定的倍数关系时，典型的波形
3
10.1.1 二进制幅度键控(2ASK)
通—断键控（OOK）
时域表达式（第n个码元信号）：
SOOK t an Acosct
（10-1）
这里，A－载波幅度；c －载波频率；an －二进制数字
1,出现概率为P an 0,出现概率为1 P
（10-2）
典型波形图
1
0
0
1
A
A
Ts
t
4
10.1.1 二进制幅度键控(2ASK)
an gt nTs cos2t
这里，1 2f1,2 2f2 , an 是an的反码，有
（10-6）
0, 概率为P an 1, 概率为1 P
1, 概率为P an 0, 概率为1 P
2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号之和
2FSK典型波形如下图所示:
（10-7）
8
10.1.2 二进制频移键控（2FSK）
二进制差分相移键控（2DPSK或DPSK）：首先对数字基带信号进行差 分编码，然后再进行绝对调相
DPSK调制器方框图及各点波形如下：
二进信息 差分
编码 （绝对码）
（相对码）
相乘器
DPSK信号
载波 发生器
17
10.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）
DPSK相干解调器及各点波形：
二进
DPSK信号 带通
一般情况下，调制信号时域表达式：
Bt an gt nTs
n
二进制幅度键控信号的一般时域表达式：
SASK t an gt nTs cosct
n
二进制幅度键控信号功率谱密度：
（10-3） （10-4）
(10-5)
5
10.1.1 二进制幅度键控(2ASK)
OOK信号的功率谱示意图
x(t)
带通
滤波器
平方
锁相环
环路 滤波器
VCO
÷2
（a）平方环
载波
低通
滤波器
cos(ωCt+φ) 90度
VCO
ud
环路 滤波器
相位误差 up
sin(ωCt+φ)
低通
滤波器
（b）科斯塔斯环
图10-13 载波恢复电路
15
10.1.3 二进制相移键控（2PSK或BPSK）
BPSK相干解调器如图所示：
输入
第十章 数字信号的载波传输
第十章 数字信号的载波传输
信
信源
信道
调
源
编码
编码
制
传输 噪声
收 信 者
信源 译码
信道 译码
媒介 干扰 解
调
传输数字信号有三种基本的调制方式
幅移键控 频移键控 相移键控
2
第十章 数字信号的载波传输
§10.1 二进制数字调制 §10.2 数字信号的最佳接收 §10.3 二进制数字调制的误比特率 §10.4 多进制数字调制 §10.5 恒包络调制 §10.6 各种数字调制的比较
a
相乘器
c
带通
d
抽样 判决器
e
码（反） f 信息 变换器
b 本地载波
位定时
18
10.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）
抽样脉冲
低通 滤波器
抽 样 输出 判决器
cos 2t
（b）相干解调
11
10.1.2 二进制频移键控（2FSK）
a
限幅 b
微分
c
整流
d 宽脉冲 e 发生
低通
f
12
10.1.3 二进制相移键控（2PSK或BPSK）
二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位
来分别表示1或0
时域表达式：